从废水中回收锑（Sb）并用于制备超级电容器电极，采用有序多孔氨基肟-聚丙烯腈材料：化学演变过程及转化机制

《Advanced Functional Materials》：Antimony (Sb) Recycling from Wastewater to Supercapacitor Electrode Using Ordered Porous Amidoxime-Polyacrylonitrile: Chemical Evolution and Transformation Mechanism

从含锑废水废吸附剂中回收锑制备超级电容器电极，通过热还原处理OHPAPAN材料生成含Sb的炭材料，其电容性能达96.1%循环保持率，证实工业废水可替代传统采矿获取锑资源。

　　

摘要

从含锑废水中回收的吸附剂具有危险性，通常会被填埋处理。本研究提出，这些用过的锑吸附剂可以通过热处理还原并回收利用作为超级电容器电极材料。具体而言，研究人员合成了有序层状多孔结构的氨基肟-聚丙烯腈（OHPAPAN）材料，该材料对五价锑离子的吸附性能优异；随后通过热处理将OHPAPAN转化为含锑的炭材料，使其具备良好的电化学活性。通过X射线吸收光谱（XAFS）分析发现，在回收过程中形成了Sb⁰原子簇，同时生成了平均价态为+2.63的Sb氧化物。Sb原子簇的4d和4p轨道在费米能级及价带中具有丰富的电子态，从而表现出伪电容效应。此外，OHPAPAN中的有序层状孔结构在炭材料中得到了保留，进一步增强了电双层电容。Sb与氮/氧（N/O）的配位结构也发生了变化：在OHPAPAN中，Sb与六个配位原子之间的平均距离分别为1.98 ?和2.66 ?；而在含锑炭材料中，这一距离缩短至约1.97 ?，表明Sb的固定更为牢固。经过6000次循环后，电容仍保持在96.1%的水平，显示出其优异的稳定性，可与市售电极材料相媲美。这项研究揭示了一个新的思路，即锑资源不仅可以来自采矿活动，还可以从工业废水中获取。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。